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摘要:VOCs气体治理技术是当今石化行业的热门话题,为实现GB31570-2015《石油炼制工业污染物排放标准》中VOCs气体在2017年7月1日前达标的要求,各石化企业纷纷研究探讨并立项建设VOCs治理装置,而技术的选择则是达标的关键。
关键词:VOCs;比选
一、VOCs治理工艺技术对比
目前针对VOCs治理的工艺归类为两种,即破坏法和非破坏法。破坏法即氧化法,包括燃烧法、催化氧化法、光氧法等,将VOCs全部转换成CO2和H2O;非破坏法包括吸附法、吸收法、冷凝法等。各治理工艺技术对比如下[1]:
二、各工艺在石化行业污水处理场的适用性
石化行业污水处理场废气的成分比较复杂,属于多组分有机废气,必须采取多种方法组合处理。各废气治理工艺适用性分析如下:
1、光氧化法:污水处理场的废气浓度普遍在500mg/m3以上,远远超出了光氧化法能处理的浓度范畴;
2、生物法:用于污水处理场的废气治理时能有效去除恶臭类气体(硫化氢、氨),能去除一部分VOCs气体,需与活性炭吸附工艺配套使用;
3、等离子法:污水处理场的废气浓度同样超出了等离子法能处理的浓度范畴,且等离子法存在严重安全隐患,部分地区已明令禁止使用等离子法;
4、催化氧化法:
(1)污水处理场的废气属于多组分中低浓度大风量有机废气,若采用以催化氧化法为主要工艺的治理方法,需额外补入能源,增加运行能耗;
(2)CO催化剂使用寿命短,需频繁更换,运行费用高;污水处理场的废气中含有硫化氢气体,若在生物段和碱洗段未能脱除干净的话,少量的硫元素即可引起CO催化剂中毒,造成催化剂失活,增加更换频率;
(3)废气中有机物催化氧化后产生大量CO2,与我国“碳减排”理念背离,后续势必会被其他工艺取缔。
5、吸附法:活性炭对小分子、大分子及低沸点、高沸点的物质均能有效吸附,且对浓度波动的适应能力强,但吸附高浓度废气产生大量吸附热,需配套完善的安全保护措施。
三、石化行业VOCs工艺技术比选
根据石化行业VOCs气体的成分特点,污水场的VOCs治理技术适合使用催化氧化法CO和活性炭吸附法,将两种技术的优劣势比较如下:
1、CO技术的优劣势
CO技术的优势是能将高浓度的VOCs废气通过催化氧化技术去除掉,反应彻底,VOCs气体达标排放。劣势是该技术即使在保证连锁自保完善,操作工操作精细的情况下,也会因为连锁反应和阀门动作的滞后性,造成催化剂床层局部反应剧烈引起闪爆。CO工艺要求进入催化氧化反应器前的废气首先要经过均化,总烃浓度和温度达到规定值后,再与催化燃烧剂作用发生氧化反应。如果进反应器前总烃浓度过高或温度过高,会连锁配风,废气自动与空气混合,使浓度和温度满足催化反应器的进气要求,只有该操作达到及时准确,才能保证装置稳定运行。
2、活性炭吸附-再生技术的优劣势
活性炭吸附-再生技术的优势是吸附脱附速度快,再生快,安全性高,一般不会发生闪爆。劣势是再生气经过换热后形成的冷凝液虽然能够分离回收,但是再生气中有一部分是不凝气,这部分气体只能再次回到吸附工艺的前端,造成不凝气中的非甲烷总烃浓度集聚循环,无法排出系统,形成“死循环”。这样势必会造成活性炭吸附技术在运行过程中发生活性炭失效快、再生周期縮短的现象。而CO技术能彻底解决“死循环”问题。
四、总结
对催化氧化燃烧技术和活性炭吸附-再生技术可总结为“达标的技术不安全,安全的技术不成熟”。CO技术能够保证VOCs气体长期稳定达标,但存在极大的安全风险;活性炭吸附-再生技术虽然安全性高,能实现短期达标,但由于不凝气“死循环”问题没有解决,技术仍然不成熟。因此,石化行业内VOCs治理技术仍然不成熟,技术选择上应根据各企业实际情况合理取舍,或者采用以某种技术为主的组合工艺,配以完善安全措施。
参考文献
[1]席劲瑛,武俊良,胡洪营,等.工业VOCs气体处理技术应用状况调查分析[J].中国环境科学。2012,32(11):1995·1960.
关键词:VOCs;比选
一、VOCs治理工艺技术对比
目前针对VOCs治理的工艺归类为两种,即破坏法和非破坏法。破坏法即氧化法,包括燃烧法、催化氧化法、光氧法等,将VOCs全部转换成CO2和H2O;非破坏法包括吸附法、吸收法、冷凝法等。各治理工艺技术对比如下[1]:
二、各工艺在石化行业污水处理场的适用性
石化行业污水处理场废气的成分比较复杂,属于多组分有机废气,必须采取多种方法组合处理。各废气治理工艺适用性分析如下:
1、光氧化法:污水处理场的废气浓度普遍在500mg/m3以上,远远超出了光氧化法能处理的浓度范畴;
2、生物法:用于污水处理场的废气治理时能有效去除恶臭类气体(硫化氢、氨),能去除一部分VOCs气体,需与活性炭吸附工艺配套使用;
3、等离子法:污水处理场的废气浓度同样超出了等离子法能处理的浓度范畴,且等离子法存在严重安全隐患,部分地区已明令禁止使用等离子法;
4、催化氧化法:
(1)污水处理场的废气属于多组分中低浓度大风量有机废气,若采用以催化氧化法为主要工艺的治理方法,需额外补入能源,增加运行能耗;
(2)CO催化剂使用寿命短,需频繁更换,运行费用高;污水处理场的废气中含有硫化氢气体,若在生物段和碱洗段未能脱除干净的话,少量的硫元素即可引起CO催化剂中毒,造成催化剂失活,增加更换频率;
(3)废气中有机物催化氧化后产生大量CO2,与我国“碳减排”理念背离,后续势必会被其他工艺取缔。
5、吸附法:活性炭对小分子、大分子及低沸点、高沸点的物质均能有效吸附,且对浓度波动的适应能力强,但吸附高浓度废气产生大量吸附热,需配套完善的安全保护措施。
三、石化行业VOCs工艺技术比选
根据石化行业VOCs气体的成分特点,污水场的VOCs治理技术适合使用催化氧化法CO和活性炭吸附法,将两种技术的优劣势比较如下:
1、CO技术的优劣势
CO技术的优势是能将高浓度的VOCs废气通过催化氧化技术去除掉,反应彻底,VOCs气体达标排放。劣势是该技术即使在保证连锁自保完善,操作工操作精细的情况下,也会因为连锁反应和阀门动作的滞后性,造成催化剂床层局部反应剧烈引起闪爆。CO工艺要求进入催化氧化反应器前的废气首先要经过均化,总烃浓度和温度达到规定值后,再与催化燃烧剂作用发生氧化反应。如果进反应器前总烃浓度过高或温度过高,会连锁配风,废气自动与空气混合,使浓度和温度满足催化反应器的进气要求,只有该操作达到及时准确,才能保证装置稳定运行。
2、活性炭吸附-再生技术的优劣势
活性炭吸附-再生技术的优势是吸附脱附速度快,再生快,安全性高,一般不会发生闪爆。劣势是再生气经过换热后形成的冷凝液虽然能够分离回收,但是再生气中有一部分是不凝气,这部分气体只能再次回到吸附工艺的前端,造成不凝气中的非甲烷总烃浓度集聚循环,无法排出系统,形成“死循环”。这样势必会造成活性炭吸附技术在运行过程中发生活性炭失效快、再生周期縮短的现象。而CO技术能彻底解决“死循环”问题。
四、总结
对催化氧化燃烧技术和活性炭吸附-再生技术可总结为“达标的技术不安全,安全的技术不成熟”。CO技术能够保证VOCs气体长期稳定达标,但存在极大的安全风险;活性炭吸附-再生技术虽然安全性高,能实现短期达标,但由于不凝气“死循环”问题没有解决,技术仍然不成熟。因此,石化行业内VOCs治理技术仍然不成熟,技术选择上应根据各企业实际情况合理取舍,或者采用以某种技术为主的组合工艺,配以完善安全措施。
参考文献
[1]席劲瑛,武俊良,胡洪营,等.工业VOCs气体处理技术应用状况调查分析[J].中国环境科学。2012,32(11):1995·1960.